[实用新型]气体注入喷嘴

说明书

背景技术

用于超大规模集成(ULSI)电路的照相平板印刷掩模的制作比半导体晶片 处理需要更高水平的蚀刻均匀性。单个掩模图案在石英掩模上通常占用4平方 英寸的面积。掩模图案的图像聚焦到晶片上单模具(1平方英寸)的区域上， 然后越过晶片，形成每个模具的单个图像。在蚀刻掩模图案到石英掩模之前， 掩模图案是由扫描电子束写入，这是费时的过程，使单个掩模费用相当高。掩 模蚀刻过程与掩模的表面不一致。并且，e-电子束写入光刻胶图案本身是非 均匀的，并且在晶片上的45nm形体尺寸的案例中，具有整个掩模范围内在临 界尺寸中(如线宽度)多达2到3nm的变化。(例如，这个变化是所有测量线 宽度的3σ变量。)在光刻胶临界尺寸内的这种非均匀性将会在不同掩模源或 顾客中变化。掩模蚀刻过程不能增加该变化超过1nm，从而使得蚀刻掩模图案 中的这种变量不会超过3到4nm。这就迫切需求源于石英掩模图案中衍射效应 的应用以达到在晶片上边缘锐利地成像。现有技术很难达到这些需求。其中可 能涉及22nm晶片形体尺寸的未来技术将会更困难。这种难度由蚀刻偏置现象 形成，其中在掩模蚀刻过程中光刻胶图案的损耗引起在石英掩模上蚀刻图案线 宽度(临界尺寸)的降低。这些难度在掩模蚀刻过程中是固有的，因为具体的 掩模材料(如石英，铬，硅化钼)的蚀刻选择性相对于光刻胶通常小于1，以 致在掩模蚀刻过程中，掩模光刻胶图案被蚀刻掉。

有些掩模图形需要蚀刻定期开口进入石英掩模以精确限定其深度，这在通 过掩模暴露晶片期间为达到干涉光束的极精细的相位排列是非常关键的。例 如，在某一类型的相移掩模中，每条线通过铬线和暴露于铬线的每侧的石英线 定义，仅在一侧被蚀刻为精确深度的石英线提供相对于穿过未蚀刻石英线的光 180度相位移动。为了精确控制石英的蚀刻深度，必须通过定期打断来密切监 测蚀刻过程，以测量石英的蚀刻深度。每次这种检查必须从掩模蚀刻反应器室 中移走掩模，去除光刻胶，测量蚀刻深度，然后再估算蚀刻过程的剩余时间， 以达到以消逝的蚀刻过程时间为基础的目标深度，沉积新的光刻胶，电子束在 该光刻胶上写入掩模图案，重新引进掩模到掩模蚀刻室，并重新启动蚀刻过程。 达到所需深度的剩余蚀刻时间的估计假定蚀刻率保持稳定和均匀，而这是不可 靠的。这样一个繁复程序的问题导致生产率低，成本高，以及光刻胶图案中更 多的污染或断裂机会。然而，由于需要精确控制蚀刻深度，似乎没有任何解决 这些问题的方法。

在临界尺寸变动中小的公差需要在掩模表面上非常均匀的蚀刻速率分布。 在石英材料中，在要求精确蚀刻深度的掩模中，有两种临界尺寸，一个是线宽 度，另一个是蚀刻深度，并且对于两种类型的临界尺寸的均匀性要求掩模整个 范围内的蚀刻速率分布均匀。通过使用源电源涂抹器(source power applicator)，蚀刻速率分布中的非均匀性可以降低至一定程度，该源电源涂 抹器可改变等离子体离子密度的径向分布，例如由在晶片上面由内和外卷绕天 线组成的感应源电源涂抹器。然而，这种做法只可以处理对称的非均匀性，也 就是中间高或中间低的蚀刻率分布。实际上，刻蚀速率分布中的非均匀性可以 是非对称性，例如在掩模的一个角落中的高蚀刻速率。一个更基本的限制是掩 模蚀刻过程趋向于具有这样极端的中心-低分布的蚀刻速率，以致诸如具有内 和外线圈的这种感应式电源涂抹器的可调特征是不能转换中心-低区域外的蚀 刻率分布。

非均匀蚀刻速率分布的其它问题是蚀刻速率分布趋于在相同设计的不同 反应器之间变化很大，以及无论何时更换关键部分或消耗组件，如更换气体分 布喷嘴，在相同反应器内变化也很大。蚀刻率分布看来对被更换部分特征的小 变化是高度敏感的，并对消耗的替代品具有不可预知的变化。另一项相关的挑 战是便于更换关键部件，如气体分布喷嘴。

实用新型内容

本实用新型描述了一种用于处理如掩模或晶片的工件的等离子体反应器， 其包括具有气体分布环的真空室，该气体分布环具有一个或多个气体注入喷 嘴。